CFB鍋爐物料循環(huán)實(shí)現(xiàn)的條件

　CFB鍋爐物料循環(huán)實(shí)現(xiàn)的條件李軍，李蔭堂（西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，西安710049）環(huán)實(shí)現(xiàn)的條件，并對(duì)國(guó)產(chǎn)CFB鍋爐出力不足的原因進(jìn)行了分析。參4主題詞：循環(huán)流化床鍋爐；物料循環(huán)；出力；條件收穡日期：1998~通大學(xué)獲得工學(xué)碩士學(xué)位主要從事氣固流與燃燒的教學(xué)和科研工作，已發(fā)表論文20多篇，出版教材1本。生0前言循環(huán)流化床（CFB）燃燒兼?zhèn)涓咝�率低污染的技術(shù)特點(diǎn)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)煤清潔燃燒最有效的途徑之一。據(jù)報(bào)導(dǎo)，目前全世界已有400多臺(tái)CFB鍋爐投入商業(yè)運(yùn)行或正在建設(shè)中，單臺(tái)最大容量已達(dá)250MWe我國(guó)CFB燃燒技術(shù)的研究起步稍晚，自80年代至今，也有相當(dāng)數(shù)量的小容量CFB鍋爐相繼投入運(yùn)行，但是國(guó)產(chǎn)CFB鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中也暴露出許多問(wèn)題，其中比較突出且頗具普遍性的一個(gè)問(wèn)題是鍋爐出力不足有資料顯示，相當(dāng)數(shù)量已投運(yùn)的國(guó)產(chǎn)CFB鍋爐達(dá)不到設(shè)計(jì)出力，有些CFB鍋爐的出力只有設(shè)計(jì)值的6~ 70%.這一問(wèn)題如得不到及時(shí)有效的解決，勢(shì)必會(huì)對(duì)CFB燃燒技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展及國(guó)產(chǎn)CFB鍋爐的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生不利的影響，故已引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。

　　本文擬從CFB鍋爐物料循環(huán)實(shí)現(xiàn)條件的角度對(duì)此問(wèn)題作一淺柝1大量物料參與循環(huán)CFB鍋爐區(qū)別于BFB鍋爐的主要特征談到CFB鍋爐與常規(guī)鼓泡流化床（BFB）鍋爐的區(qū)別時(shí)，人們更多的是注意到其外部特征，往往把是否存在物料循環(huán)回路、是否有物料循環(huán)作為判別依據(jù)，實(shí)際上這是一個(gè)誤解，至少是不全面的。我們知道，在BFB鍋爐發(fā)展過(guò)程中人們采用飛灰復(fù)燃的方法以提高燃燒效率和脫硫劑的利用率。盡管飛灰復(fù)燃裝置和CFB鍋爐的物料循環(huán)回路非常相似，但是我們并不認(rèn)為帶飛灰復(fù)燃的BFB鍋爐是現(xiàn)代意義上的CFB鍋爐，因?yàn)槎�者在特性上存在很大差別那么，CFB鍋爐與BFB鍋爐、特別是帶飛灰復(fù)燃的BFB鍋爐的區(qū)別何在呢，筆者以為，強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)應(yīng)放在參與循環(huán)的物料量而不是有否物料參與循環(huán)上，也就是說(shuō)，大量物料參與循環(huán)才是CFB鍋爐區(qū)別于BFB鍋爐的主要特征實(shí)際上，我們大家都耳熟能詳?shù)腃FB鍋爐的許多優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)于BFB鍋爐），諸如燃燒效率高、脫硫劑利用率高爐內(nèi)受熱面?zhèn)鳠釓?qiáng)度高、負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活方便等都可溯源于其燃燒系統(tǒng)內(nèi)大量物料參與循環(huán)這一基本事實(shí)。從流態(tài)上講，BFB鍋爐運(yùn)行于鼓泡床階段。此時(shí)，氣固床層由低密度的氣泡和高密度的乳化相構(gòu)成，處于乳化相中的固體顆粒實(shí)際上一直保持在臨界流化狀態(tài)，任何送入床層的超過(guò)臨界流化所需的氣體都以氣泡的形式通過(guò)床層盡管由于氣泡的產(chǎn)生、上升、合并、破裂使得整個(gè)床層呈現(xiàn)劇烈的攪拌摻混狀態(tài)，但是絕大多數(shù)固體顆粒的運(yùn)動(dòng)被嚴(yán)格限制在床層內(nèi)由于氣泡破裂而被拋出床層的固體顆粒在懸浮段的分離和沉降作用下，在離開(kāi)床層有限的高度內(nèi)絕大多數(shù)又返回床層因此，在BFB鍋爐中高濃度的顆粒流動(dòng)（床內(nèi)主要的蓄熱體和載熱體）僅出現(xiàn)在床層內(nèi)及床層表面附近區(qū)域，從而決定了燃料的燃燒過(guò)程、脫硫過(guò)程、高強(qiáng)度傳熱過(guò)程也主要發(fā)可作為快速床的下限風(fēng)速上限風(fēng)速M(fèi)e稀r相氣Publ少對(duì)分離器的分r離效s率e要e求就越/ww.cnkiM段，此時(shí)在高速氣流（流化速度超過(guò)帶出速度）的作用下，絕大多數(shù)固體顆粒在爐內(nèi)作加速運(yùn)動(dòng)，并伴有強(qiáng)烈的粒子回混和成團(tuán)現(xiàn)象，沿爐膛高度氣固混合物的密度分布更趨均勻，象鼓泡床那樣清晰的床界面實(shí)際上己不復(fù)存在全爐膛高度高濃度的粒子流動(dòng)使得CFB鍋爐爐內(nèi)溫度場(chǎng)非常均勻，燃燒過(guò)程、脫硫過(guò)程沿爐膛高度基本上可在恒溫下進(jìn)行，因而延長(zhǎng)了燃燒和脫硫反應(yīng)的時(shí)間；此夕卜，全爐膛高度高濃度的粒子流動(dòng)也使得在CFB鍋爐爐膛內(nèi)任何地方布置的受熱面可以獲得高強(qiáng)度的傳熱效果，同時(shí)也容易實(shí)現(xiàn)在維持一定爐溫時(shí)（這一點(diǎn)在爐內(nèi)脫硫過(guò)程特別重要�。���(duì)負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)。

　　CFB鍋爐物料循環(huán)實(shí)現(xiàn)的條件如前所述，CFB鍋爐的諸多優(yōu)勢(shì)都得益于其燃燒系統(tǒng)中大量物料的再循環(huán)因此，如何實(shí)現(xiàn)物料的正常循環(huán)就成為CFB鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行中要解決的重要問(wèn)題由CFB鍋爐的工作原理可知，正常的物料循環(huán)過(guò)程實(shí)際上由3個(gè)缺一不可的基本環(huán)節(jié)構(gòu)成：①足夠多的物料被帶出密相區(qū)在爐膛里向上作加速運(yùn)動(dòng)、最終離開(kāi)爐膛進(jìn)入分離器，②隨煙氣進(jìn)入分離器的物料絕大部分被捕集分離；③由分離器捕集分離的物料被順利回送進(jìn)入爐膛參與下一次循環(huán)3個(gè)環(huán)節(jié)互相聯(lián)系又互相制約，其各自實(shí)現(xiàn)的條件構(gòu)成了CFB鍋爐物料循環(huán)實(shí)現(xiàn)的條件環(huán)節(jié)一在整個(gè)過(guò)程中的重要性在于它解決的是循環(huán)物料的源頭問(wèn)題，它的實(shí)現(xiàn)由爐內(nèi)氣固流動(dòng)狀態(tài)決定由氣固流態(tài)化的知識(shí)我們知道，當(dāng)增加通過(guò)一定高度物料堆積層的氣流速度時(shí)，氣固床層呈現(xiàn)的流動(dòng)狀態(tài)依次為：固定床、鼓泡床、紊流床快速床及稀相氣力輸送在前3種流態(tài)（Lanneau統(tǒng)稱(chēng)其為系留狀態(tài)）下，盡官氣固床層的流動(dòng)結(jié)構(gòu)存在很大差別，但有一點(diǎn)卻是相同的：即除了部分被揚(yáng)析的顆粒外，絕大部分固體顆粒的運(yùn)動(dòng)都被限制于布風(fēng)板上方一定高度內(nèi)，因而不可能形成全爐膛高度高濃度的顆粒流動(dòng)。所以要從源頭上保證有足夠數(shù)量的物料參與循環(huán)，CFB鍋爐運(yùn)行于快速床狀態(tài)就應(yīng)成為設(shè)計(jì)時(shí)必須遵守的條件。

　　目前人們對(duì)快速流化狀態(tài)的界定及其轉(zhuǎn)變條件還缺乏清晰、一致的認(rèn)識(shí)識(shí)一般認(rèn)為，噎塞速度力輸送轉(zhuǎn)變的速度，此時(shí)氣固兩相的流動(dòng)阻力最小。許多